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[diderot] Annotation of /branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml
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Annotation of /branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml

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Revision 2445 - (view) (download)

1 : jhr 180 (* translate-basis.sml
2 :     *
3 : jhr 435 * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 : jhr 180 * All rights reserved.
5 :     *
6 :     * Translation for basis operations in Simple AST to HighIL code
7 :     *)
8 :    
9 :     structure TranslateBasis : sig
10 :    
11 : jhr 189 (* translate(lhs, f, mvs, args) translates the application of f (specialized
12 :     * to the instantiated meta variables mvs) to a list of SSA assignments in
13 :     * reverse order.
14 :     *)
15 : jhr 180 val translate : (HighIL.var * Var.var * Types.meta_var list * HighIL.var list)
16 : jhr 2356 -> HighIL.assignment list
17 : jhr 180
18 :     end = struct
19 :    
20 : jhr 194 structure BV = BasisVars
21 : jhr 180 structure IL = HighIL
22 : jhr 392 structure DstTy = HighILTypes
23 : jhr 180 structure Op = HighOps
24 : jhr 183 structure Ty = Types
25 :     structure TU = TypeUtil
26 :     structure MV = MetaVar
27 : jhr 194 structure VTbl = Var.Tbl
28 : jhr 180
29 : cchiw 2383 structure EinOp= Operators
30 : cchiw 2445 structure R=RewriteEin
31 : cchiw 2383 structure N=Normalize
32 :    
33 : jhr 2358 fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
34 :     of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
35 : jhr 1640 | ty => TranslateTy.tr ty
36 :     (* end case *))
37 :    
38 : jhr 197 fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
39 : jhr 2356 of (Ty.DimConst n) => n
40 :     | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
41 :     (* end case *))
42 : jhr 197
43 : jhr 407 fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
44 : jhr 2356 of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
45 :     | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
46 :     (* end case *))
47 : jhr 183
48 : jhr 2358 fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
49 :     fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
50 : jhr 1116 fun dimVarToMatrix dv = let
51 : jhr 2358 val d = dimVarToInt dv
52 : jhr 2356 in
53 :     DstTy.tensorTy[d, d] (* square matrix type *)
54 :     end
55 : jhr 197
56 : cchiw 2445
57 : jhr 1640 fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
58 : jhr 407
59 : jhr 1640 fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
60 : jhr 1116
61 : jhr 407 fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
62 :    
63 :     fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
64 :    
65 :     fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
66 :    
67 : jhr 1116 fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
68 : jhr 197
69 : jhr 1640 (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
70 :     fun eigenVec (rator, dim) = let
71 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
72 :     in
73 :     fn (y, _, [m]) => let
74 :     val v = IL.Var.new("evals", ty)
75 :     in
76 :     [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
77 :     end
78 :     end
79 :     fun eigenVal (rator, dim) = let
80 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
81 :     in
82 :     fn (y, _, [m]) => let
83 :     val v = IL.Var.new("evecs", ty)
84 :     in
85 :     [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
86 :     end
87 :     end
88 :    
89 : cchiw 2414
90 : cchiw 2412
91 : cchiw 2378
92 :    
93 : jhr 2389 fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(R.evalEinApp(rator, xs)))]
94 : cchiw 2382
95 : cchiw 2445 fun simpleEinOp rator (y, _,xs) = assignEin(y, rator, xs)
96 : cchiw 2414
97 : cchiw 2445 fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
98 : cchiw 2414
99 : cchiw 2445 fun tensorEinOp einop (y, [SK], xs) =
100 :     let val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
101 :     val rator =S.transform(einop,[dd1],[])
102 :     in
103 :     assignEin(y, rator,xs)
104 :     end
105 : cchiw 2414
106 : cchiw 2439
107 : cchiw 2445 fun scalarField(einop,paramarg,y,xs)=
108 :     let val rator=S.transform(einop, [[]],paramarg)
109 : cchiw 2414 in
110 :     assignEin(y, rator, xs)
111 :     end
112 :    
113 : cchiw 2445 fun singlefield(SK,einop,paramarg, y, xs)=
114 :     let
115 :     val s=peelFieldShape SK
116 :     val rator= S.transform(einop, s,paramarg)
117 :     in assignEin(y, rator, xs)
118 :     end
119 : cchiw 2414
120 : cchiw 2445
121 :    
122 :    
123 : cchiw 2414 (****MV.toDim returns int, and DstTy.TensorTy returns intlist *)
124 :    
125 : cchiw 2439 (*DK- SK-shape,NK-dim *)
126 :    
127 : cchiw 2414 (* shape is an int list, DIM is in int|variable, k-level of differntiation *)
128 :    
129 : cchiw 2412 (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
130 : jhr 1640 val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
131 : jhr 2356 val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
132 :     val insert = VTbl.insert tbl
133 :     in
134 :     List.app insert [
135 :     (BV.lt_ii, simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
136 :     (BV.lt_rr, simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
137 :     (BV.lte_ii, simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
138 :     (BV.lte_rr, simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
139 :     (BV.gte_ii, simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
140 :     (BV.gte_rr, simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
141 :     (BV.gt_ii, simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
142 :     (BV.gt_rr, simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
143 :     (BV.equ_bb, simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
144 :     (BV.equ_ii, simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
145 :     (BV.equ_ss, simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
146 :     (BV.equ_rr, simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
147 :     (BV.neq_bb, simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
148 :     (BV.neq_ii, simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
149 :     (BV.neq_ss, simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
150 :     (BV.neq_rr, simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
151 : cchiw 2395 (BV.add_ii, simpleOp(Op.IAdd DstTy.IntTy)),
152 : cchiw 2445 (BV.add_tt, tensorEinOp EinOp.addTensor),
153 :     (BV.add_ff, fn (y, [_,NK,SK], xs)=> singlefield(SK,EinOp.addField, [NK,NK], y, xs)),
154 :     (BV.add_fr, fn (y, [_,NK], xs)=> scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y, xs)),
155 :     (BV.add_rf, fn (y, [_,NK], [s, f])=>scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y,[f,s])),
156 :     (BV.sub_ii, simpleOp(Op.ISub DstTy.IntTy)),
157 :     (BV.sub_tt, tensorEinOp EinOp.subTensor),
158 :     (BV.sub_ff, fn (y, [_,NK,SK], xs)=>singlefield(SK,EinOp.subField, [NK,NK],y,xs)),
159 :     (BV.sub_fr, fn (y, [_,NK], xs) => scalarField(EinOp.subField,[NK], y,xs)),
160 :     (BV.sub_rf, fn (y, [_,NK], [s, f]) => scalarField(EinOp.subField,[NK], y,[f, s])),
161 :     (BV.mul_ii, simpleOp(Op.IMul DstTy.IntTy)),
162 :     (BV.mul_rr, simpleOp(Op.IMul DstTy.IntTy)),
163 :     (BV.mul_rt, tensorEinOp EinOp.scaleTensor),
164 :     (BV.mul_tr, fn (y, [SK], [t, r])=>let
165 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
166 :     val rator =S.transform(EinOp.scaleTensor,[dd1],[])
167 :     in
168 :     assignEin(y, rator,[r,t])
169 :     end),
170 : cchiw 2439
171 :    
172 :    
173 : cchiw 2445 (BV.mul_rf, fn (y,[_,NK,SK], xs)=> singlefield(SK,EinOp.scaleField,[NK],y, xs)),
174 : cchiw 2439
175 :    
176 : cchiw 2380
177 : cchiw 2445 (BV.mul_fr, fn (y, [_,NK,SK], [f, s])=> singleField(SK,EinOp.scaleField, [NK],y,[s,f])),
178 :    
179 : cchiw 2395 (BV.div_ii, simpleOp(Op.IDiv DstTy.IntTy)),
180 :     (BV.div_rr, simpleOp(Op.IDiv DstTy.realTy)),
181 : cchiw 2378
182 :    
183 : cchiw 2445 (BV.div_tr, tensorEinOp EinOp.divideTensor),
184 : cchiw 2378
185 : cchiw 2445 (BV.div_fr, fn (y, [_,NK,SK], xs) =>singleField(SK,EinOp.divideField, [NK],y, xs)),
186 :     (BV.exp_ri, simpleOp(Op.Power)),
187 :     (BV.exp_rr, basisFn MathFuns.pow),
188 :     (BV.curl2D, simpleEinOp EinOp.Curl2d),
189 :     (BV.curl3D, simpleEinOp EinOp.Curl3d),
190 :     (BV.convolve_vk, fn (y, [_, NK, SK], xs) => singlefield(SK,EinOp.conv, [NK],y,xs)),
191 :     (BV.convolve_kv, fn (y, [_, NK, SK], [k, v]) =>singlefield(SK,EinOp.conv, [NK],y,[v,k])),
192 : cchiw 2395 (BV.neg_i, simpleOp(Op.INeg DstTy.IntTy)),
193 :     (BV.neg_t, tensorOp Op.INeg),
194 : cchiw 2445 (BV.neg_f, fn (y, [_,NK,SK], xs) => singlefield(SK,EinOp.negField, [NK],y,xs)),
195 : cchiw 2400
196 : cchiw 2445 (BV.op_probe, fn (y, [_, NK, SK], xs) =>
197 : cchiw 2414 let
198 : cchiw 2445 val dv'=dimVarToTensor NK (*Field*)
199 :     val sv'=shapeVarToTensor SK (*Position*)
200 :     val einop= S.transform(EinOp.probe,[sv',dv'],[dv'])
201 :     in assignEin(y, einop,xs)
202 : cchiw 2414 end),
203 : cchiw 2445 (BV.op_D, fn (y, [_, NK], xs) => scalarField(EinOp.Grad,[NK], y,xs)),
204 :     (BV.op_Dotimes, fn (y, [_, NK, SK, NK2], xs) => singleField(SK,EinOp.Divergence,[NK], y,xs)),
205 : jhr 2356 (BV.op_norm, fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
206 :     of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
207 :     | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
208 :     (* end case *))),
209 : cchiw 2379
210 : cchiw 2445 (BV.op_not, simpleOp Op.Not),
211 :     (BV.op_cross, simpleEinOp EinOp.crossProduct),
212 : cchiw 2414 (BV.op_outer, fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
213 :     val d1 = [pruneDim(MV.toDim dv1)]
214 :     val d2 = [pruneDim(MV.toDim dv2)]
215 :     in
216 :     assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[d1,d2],[]),xs)
217 : cchiw 2445 end)
218 : cchiw 2412 (BV.op_inner, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
219 :     let
220 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
221 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
222 :     val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-1)
223 :     val beta= tl(dd2)
224 :     val i =hd(dd2)
225 :     val ilist= [alpha, beta, i]
226 :     in
227 :     assignEin(y, S.tranform(EinOp.innerProduct, ilist,[]),xs)
228 :     end),
229 : cchiw 2380
230 : cchiw 2412 (BV.op_colon, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
231 :     let
232 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
233 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
234 :     val m= List.take(dd2,2)
235 :     val i=hd(m)
236 :     val j=tl(m)
237 :     val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-2)
238 :     val beta=tl(tl(dd2))
239 :     val ilist=[alpha, beta, i, j]
240 :     in
241 :     assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist,[]),xs)
242 :     end),
243 : cchiw 2380
244 : jhr 2356 (BV.fn_inside, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
245 :     assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
246 :     (BV.clamp_rrr, simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
247 :     (BV.clamp_vvv, vectorOp Op.Clamp),
248 :     (BV.lerp3, tensorOp Op.Lerp),
249 :     (BV.lerp5, fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
250 :     val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
251 :     val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
252 :     val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
253 :     in [
254 :     IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
255 :     IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
256 :     IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
257 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
258 :     ] end),
259 :     (BV.evals2x2, eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
260 :     (BV.evals3x3, eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
261 :     (BV.evecs2x2, eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
262 :     (BV.evecs3x3, eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
263 :     (BV.fn_max, simpleOp Op.Max),
264 :     (BV.fn_min, simpleOp Op.Min),
265 :     (BV.fn_modulate, vectorOp Op.Mul),
266 :     (BV.fn_normalize, vectorOp Op.Normalize),
267 :     (BV.fn_principleEvec, vectorOp Op.PrincipleEvec),
268 : cchiw 2379
269 : cchiw 2445 (BV.fn_trace, fn (y, [dv], xs) =>let
270 :     val d=dimVarToInt dv
271 : cchiw 2412 in
272 : cchiw 2445 assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [d],[]),xs)
273 :     end),
274 : cchiw 2395
275 : cchiw 2412 (BV.fn_transpose, fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
276 :     let
277 :     val d1=dimVarToInt dv1
278 :     val d2=dimVarToInt dv2
279 :     in
280 :     assignEin(y,S.transform(EinOp.transpose, [[d1],[d2]],[]),xs)
281 :     end),
282 : cchiw 2400
283 : jhr 2356 (BV.kn_bspln3, kernel Kernel.bspln3),
284 :     (BV.kn_bspln5, kernel Kernel.bspln5),
285 :     (BV.kn_ctmr, kernel Kernel.ctmr),
286 :     (BV.kn_c2ctmr, kernel Kernel.ctmr),
287 : jhr 2358 (BV.kn_c4hexic, kernel Kernel.c4hexic),
288 : jhr 2356 (BV.kn_tent, kernel Kernel.tent),
289 :     (BV.kn_c1tent, kernel Kernel.tent),
290 :     (BV.i2r, simpleOp Op.IntToReal),
291 : cchiw 2379
292 : cchiw 2445 (BV.identity, fn (y, [dv], []) =>let
293 :     val d=dimVarToInt dv
294 :     in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[[d],[d]],[]),xs)
295 :     end),
296 :    
297 : jhr 2356 (BV.zero, fn (y, [sv], []) =>
298 :     assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
299 : cchiw 2445 (BV.subscript, fn (y, [tv, dv], xs) =>
300 : jhr 1640 assign(y,
301 : jhr 2358 Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
302 : cchiw 2445 xs)),
303 :    
304 :     (BV.dynSubscript, fn (y, [tv], args) =>
305 :     assign(y, Op.SeqSub(DstTy.DynSeqTy(pruneTy tv)), args))
306 : cchiw 2388 ];
307 : cchiw 2445
308 : jhr 2356 (* add C math functions *)
309 :     List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
310 :     tbl
311 :     end
312 : jhr 180
313 : jhr 194 fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
314 : jhr 2356 of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
315 :     | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
316 :     (* end case *))
317 : jhr 1116 handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
318 :     Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
319 : jhr 180
320 :     end

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